Про електричні мережі передачі та розподілу
Загалом, всі електричні мережі складаються з двох основних частин: мережі передачі та мережі розподілу. В Україні, мережа передачі електроенергії складається в основному з повітряних ліній високої та дуже високої напруги. Вони призначені для передачі основної генеруючої потужності від зон генерації до зон попиту. Загалом, чим вища напруга, тим більша пропускна здатність. Тому, до мережі передачі підключені лише найбільші споживачі.
Розподільні мережі, як правило, мають напругу нижче 100 кВ і призначені для розподілу електроенергії від мережі передачі до кінцевих споживачів.
Альтернативне рішення для захисту електромереж
В Україні здебільшого в якості мереж передачі електроенергії використовуються повітряні лінії. Це дешевше і забезпечує кращу пропускну здатність. Проте, підземні лінії пропонують перевагу, оскільки вони краще захищені від ризиків, пов’язаних з війною чи природними катаклізмами, менш візуально нав’язливі та викликають менше екологічних заперечень. Звичайно, вони несуть вищі початкові інвестиційні витрати та мають меншу пропускну здатність.
На відміну від відкритої моделі розподілу (підстанції наземного розташування), підземне рішення дозволяє не тільки розташувати саму підстанцію на безпечній глибині, а й забезпечити можливість розміщення багатоповерхових будинків, зон відпочинку громадян або об’єктів цивільної інфраструктури над енергетичними об'єктами. Підземні захищені рішення можуть розглядатися як частина магістральної електромережі та частково, в якості головних вузлів розподільчої мережі. У всьому світі реалізовано багато різних проєктів, де підземні підстанції успішно інтегруються в ландшафт.
Приклади підземних підстанцій у світі
- Підземна підстанція високої напруги у Сінгапурі. Підстанція складається з 4 підземних поверхів, де розташоване все основне обладнання, і має 5 наземних поверхів, де побудований головний офіс клієнта.
- Підземна підстанція в Анахаймі, Каліфорнія, США розташована під міським парком Теодора Рузвельта.
- Одна з найбільших підземних підстанцій у світі на 500 кВ розташована в центрі Шін Тойосу, Токіо. Підстанція складається з 5 поверхів і лише один надземний.
Мобільні підстанції
Підземне рішення могло б стати стрижнем у побудові захищеної системи електропередачі в Україні. Однак, якщо ми перемикнему увагу на систему розподілу, стане зрозуміло, що в умовах війни необхідно мати декілька резервних рішень для вирішення можливих проблем. Таким рішенням може стати мобільне рішення. Мобільні підстанції мають низку переваг: доступність, мобільність, короткий час розгортання, мінімальний час мобілізації/демобілізації тощо.
Аналізуючи ситуацію, ми вже обговорювали шляхи реформування української системи електропередач у набагато більш захищене рішення, використовуючи підземні підстанції. Водночас розуміючи той факт, що рішення «останньої милі» буде переважно базуватися на землі, ми не маємо виключати ситуації, коли можуть статися аварійні ситуації в розподільчих мережах. У такому випадку, щоб мінімізувати час відмови та збільшити час безвідмовної роботи, допоможе мобільне рішення.
Така ілюстрація показує критичні точки в українській енергосистемі, які є суцільним предметом атак.
Приклади рішень мобільних підстанцій
Розгляньмо можливі ситуації та які рішення можна застосувати на тимчасово недоступному об’єкті. Ми будемо спиратися на спільне концептуальне рішення, розроблене Schneider Electric Ukraine та STEM Engineering. Пропонуємо перейти від ВН до НН і почати з ситуації, коли підстанція 110/154 кВ не працює. У цьому випадку можна запропонувати мобільне рішення (154)110/35 кВ. Дане рішення допомагає швидко відновити живлення споживачів після короткого часу мобілізації шляхом розгортання високовольтної мобільної підстанції. Рішення побудовано на модульних принципах і містить кілька варіантів реалізації на різної кількості мобільних платформ (залежить від кількості трансформаторів, та кінцевих споживачів тощо). (Малюнок - Рішення 1)
Другий варіант можна використовувати в розподільній мережі як рішення середньої напруги для підстанцій 35 кВ. Підхід такий самий, як і для підстанції високої напруги, з тією лише різницею, що рішення MV набагато компактніше, і використання розподільних пристроїв з ізоляцією SF6 може бути реалізовано на одній вантажівці. (Малюнок - Рішення 2)
Третій варіант поєднує генерацію та розподіл електроенергії, оскільки це когенераційний проєкт. У цьому випадку, маючи природний газ або рідке паливо, можна запустити локальну генерацію та вирішити ситуації, коли основні генеруючі потужності недоступні протягом досить тривалого часу. (Малюнок - Рішення 3)
Розробка та впровадження сучасних систем, заснованих на ефективних та автоматизованих рішеннях, допоможе набагато плавніше інтегрувати Україну в систему ЄС та надасть власним споживачам усі переваги сучасної енергетичної системи, такі як якість, час безперебійної роботи, конкурентний ринок та впевненість у майбутньому.
